Диэлектрическая проницаемость вещества ε

Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз сила взаимодействия электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Она вводится в закон Кулона для силы взаимодействия двух точечных зарядов ${\displaystyle q_{1}}$ и ${\displaystyle q_{2}}$, находящихся на расстоянии ${\displaystyle r}$ друг от друга:

${\displaystyle F={\dfrac {1}{4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon }}\cdot {\dfrac {|q_{1}q_{2}|}{r^{2}}},}$

где ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ — электрическая постоянная, равная ${\displaystyle 8{,}85\times 10^{-12}}$ Ф/м.

Диэлектрическая проницаемость связывает вектор электрической индукции ${\displaystyle \mathbf {D} }$ и напряжённость электрического поля ${\displaystyle \mathbf {E} }$ в среде:

${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon _{0}\varepsilon \mathbf {E} .}$

• **Абсолютная диэлектрическая проницаемость** (${\displaystyle \varepsilon _{a}}$) — величина, равная произведению электрической постоянной и относительной диэлектрической проницаемости:

${\displaystyle \varepsilon _{a}=\varepsilon _{0}\varepsilon .}$

• **Относительная диэлектрическая проницаемость** (${\displaystyle \varepsilon }$ или ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$) — безразмерная величина, показывающая, во сколько раз диэлектрическая проницаемость вещества превышает диэлектрическую проницаемость вакуума:

${\displaystyle \varepsilon ={\dfrac {\varepsilon _{a}}{\varepsilon _{0}}}.}$

В вакууме ${\displaystyle \varepsilon =1}$.

При помещении диэлектрика в электрическое поле его молекулы поляризуются: положительные и отрицательные заряды смещаются в противоположные стороны, создавая дополнительные электрические поля. Это описывается вектором поляризации ${\displaystyle \mathbf {P} }$, который связан с напряжённостью поля:

${\displaystyle \mathbf {P} =\varepsilon _{0}(\varepsilon -1)\mathbf {E} .}$

Диэлектрическая проницаемость влияет на:

• **Электрическое поле**: ослабляет его внутри диэлектрика.
• **Энергия электрического поля**: в диэлектрике энергия поля уменьшается в ${\displaystyle \varepsilon }$ раз.
• **Емкость конденсатора**: при заполнении промежутка между обкладками диэлектриком ёмкость увеличивается в ${\displaystyle \varepsilon }$ раз:

${\displaystyle C=\varepsilon _{0}\varepsilon {\dfrac {S}{d}},}$

где ${\displaystyle S}$ — площадь обкладок, ${\displaystyle d}$ — расстояние между ними.

Диэлектрическая проницаемость является важной характеристикой материалов в электротехнике и физике. Она определяет, как вещество реагирует на электрическое поле, влияет на ёмкость конденсаторов и распределение полей в электрических цепях. Знание этой величины необходимо при расчёте и проектировании электротехнических устройств и понимании процессов в диэлектриках.